DE3601634A1 - Vorrichtung zum regeln oder begrenzen der temperatur von strahlungs- oder kontaktheizkoerpern - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln oder Begrenzen der Temperatur von Strahlungs- oder Kontaktheizkörpern von elektrischen Kochgeräten mit aus Metall, Glaskeramik od.dgl. bestehenden Kochflächen, bei der zwischen dem Heizkörper und der Kochfläche wenigstens ein Temperaturfühler angeordnet ist, der einen Stab mit hoher thermischer Ausdehnung aufweist, welcher Stab eine Wärmestrahlungsreflektierende Schichte aufweist und in einem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei das eine Ende des Stabes mit einem der Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur des Heizkörpers dienenden Kontaktsystem in Verbindung steht.

\k) Es ist - gemäß GB-PS 2 132 060 - eine derartige Vorrichtung bekannt, wobei die Wärme durch Hälogenlampen.erzeugt wird. Diese eignen sich für ein besonders rasches Aufheizen der Kochfläche und geben intensive Wärmestrahlung ab. Dies hat zur Folge, daß die von den Halogenlampen abgestrahlte Wärme vom Stab der Regelvorrichtung absorbiert wird, was einerseits eine sehr hohe Schaltfrequenz und damit erhöhten Kontaktverschleiss zur Folge hat und andererseits zu einer Verschiebung der zu regelnden Kochplattentemperatur führt. Um diesem Nachteil zu begegnen, wurde gemäß der zitierten Literatur der zwischen Kochplatte und Halogenlampen befindliche Stab durch eine geeignete, Infrarot-Strahlung reflektierende Schichte, z.B. Metalloxyd abgeschirmt. Ein weiterer bekannter Vorschlag geht dahin, den Stab in einem Röhrchen aus geeignetem Material einzuschließen. Eine derartige Abschirmung des Stabes hat infolge der Wärmestrahlungsreflexion zwar eine wesentliche Reduzierung, der Schalthäufigkeit zur Folge, wobei jedoch das Δ t, das ist der Temperaturunterschied zwischen Ein- und Ausschalten des Kontaktes, sehr hohe Werte erreicht, wodurch die mittlere Temperatur zwischen Ein- und Ausschalten des Reglers unzulässig tief absinkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Vorrichtung, der eingangs beschriebenen Art, die sowohl eine sehr große Schalthäufigkeit als auch eine ungenaue Temperaturregelung durch ein großes L· t ausschließt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Stab sowohl eine an sich bekannte Zone hoher Wärmereflexion als auch eine Zone hoher Wärmeabsorption aufweist. Durch eine derartige Kombination von zwei unterschiedliche Wärmestrahlungseigenschaften aufweisenden Zonen ist mit nur geringem Aufwand auch bei intensiver Wärmestrahlung von z.B. Halogenlampen eine genaue Temperaturregelung erzielbar. Durch die Zonenaufteilung wird erreicht, daß ein Teil der Wärmestrahlung vom Stab vorwiegend reflektiert.und ein Teil vorwiegend absorbiert wird. In vorteilhafter Weise können die Reflexions- und Absorptionswerte auf einfachste Weise durch entsprechende Zonenvergrößerung bzw. -verkleinerung auf die spezifischen Einsatzbedingungen angepaßt werden. Versuche haben gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Zonenkombination ein vorgegebenes Δ t erreichbar ist, wobei aber die Schalthäufigkeit bei Erhöhung der Funktionsdauer der Vorrichtung im Vergleich zu einem völlig unbeschichteten Stab ganz beträchtlich reduzierbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Zone hoher Wärmeabsorption durch die Oberfläche des Stabmaterials gebildet ist. Eine derartige Maßnahme hat in vorteilhafter Weise eine einfache Herstellung zur Folge.

Entsprechend einer anderen vorteilhaften Variante der Erfindung sind beide Zonen in Längsrichtung des Stabes verlaufend angeordnet und über den Stabumfang verteilt. Eine derartige Ausbildung der Zonen hat den Vorteil, daß eine Längsverschiebung des Stabes bzw. der Vorrichtung in Relation zu den Halogenlampen, z.B. beim Justieren, keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat. Ebenso bleibt auch eine Verdrehung des.Stabes um seine Längsachse ohne nachteilige Auswirkung. Eine weitere Verbesserung in diesem Sinne kann erreicht werden, wenn in Weiterbildung der Erfindung die beiden Zonen streifenförmig ausgebildet und gegebenenfalls in unterschiedlicher Aufeinanderfolge über dem Stabumfang verteilt sind.

Die Zone hoher Wärmereflexion kann aber auch gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung in vorteilhafter Weise ring und/oder schraubenlinienförmig auf dem eine hohe Wärmeabsorption aufweisenden Stab angeordnet sein. Auch bei einer derartigen Ausbildung bleiben Längsverschiebungen des Stabes zu den Wärmestrahlungslampen sowie auch Verdrehungen um die Stablängsachse ohne nachteilige Auswirkungen auf das Meßergebnis.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht auch darin, daß die Zonen durch Aufbringen von Metallen hoher Wärmereflexion auf einen Teil der Staboberfläche gebildet sind. Durch diese ledigliche Teilbeschichtung wird die bereits vorhandene Eigenschaft der Staboberfläche für eine hohe Wärmeabsorption zur Bildung der entsprechenden absorbierenden. Zone ausgenützt. Das Aufbringen des Metalls

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kann durch Aufdampfen, galvanisch. Siebdruck u.dgl. erfolgen. . .

Schließlich ist noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stab und dem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung eine zylindrische Hülle mit hoher'Wärmereflexion zur Bildung der Wärmereflexionszone vorgesehen ist. Eine derartige Hülle ist einfach herstell- und auch problemlos in das Rohr einführbar, wobei in vorteilhafter Weise die Ausdehnungsbewegungen des Stabes ohne Einfluß auf. die Hülle bleiben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen Heizkörper mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum

Regeln oder Begrenzen der Temperatur, Fig.2 eine Draufsicht auf eine vergrößerte Vorrichtung gemäß

der Erfindung nach Fig.1,
Fig.3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Stabes gemäß der

Vorrichtung nach Fig.2,
Fig.4 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des

Stabes und
Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stabes gemäß der Erfindung.

Die Fig.1 zeigt einen Strahlungsheizkörper 1, der aus einem Topf 2 besteht, in dem sich eine durch eine Halogenlampe 3 bestehende Heizzone befindet. Diese Halogenlampe 3 ist unterhalb einer Platte 4 aus Metall, Glaskeramik od.dgl. angeord-

net, die eine .Kochfläche 5 bildet. Zwischen der Kochfläche 5 und der Halogenlämpe 3 ist ein Temperaturfühler 6 angeordnet, der'mit einem das Kontaktsystem aufweisenden Schaltkopf 7¹ in Verbindung steht,. wobei der als Vorrichtung zum Regeln oder Begrenzen der Temperatur ausgebildete Temperaturfühler 6 in einfacher Weise durch eine Bohrung des Strahlungsheizkörpers 1 hindurchgeführt ist. Auf diese Weise ist der Temperaturfühler 6 jener Temperatur ausgesetzt, die unterhalb der Kochfläche 5 in dem Wärmestrahlungsraum zwischen der Kochfläche und der Halogenlampe 3 herrscht.

In Fig.2 ist die den Temperaturfühler 6 und den Schaltkopf 7' aufweisende Vorrichtung zur Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur in vergrößertem Maßstab detailliert dargestellt. Der Temperaturfühler 6 weist einen Stab 7 aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise einer Nickel-Chrom-Legierung oder einer Fe-Cr-Legierung auf, der in einem Rohr 8 angeordnet ist. Der Stab 7 weist zwei Zonen 30,31 auf, von denen die Zone 31 am freien Ende des Stabes 7 angeordnet und durch die Oberfläche des einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Stabmaterials gebildet ist (Fig.3). Die an den Schaltkopf 7¹ anschließende Zone 30 ist durch eine Schicht 32 aus Metall hoher Wärmereflexion z.B. Silber gebildet, das auf den Stab 7 aufgebracht ist. Das Aufbringen dieser Schicht kann durch Aufdampfen, durch Galvanisieren,, durch. Siebdruck od.dgl. erfolgen. Durch diese Schicht 32 wird ein Großteil der von den Halogenlampen abgegebenen Strahlungswärme reflektiert und somit vom Stab abgehalten. Lediglich die auf die vordere Zone 31 hoher Wärmeabsorption auftreffende Strahlung wird absorbiert und verursacht eine entsprechende Dehnung des Stabes 7.

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Versuche mit einem 17cm langen Stab 7, bei dem die Zone 31 hoher Wärmeabsorption 4cm lang war, haben ein A t, das ist jener Temperaturunterschied, in dem der Kontakt 24, 26 ein- bzw. ausgeschaltet wird, von 30⁰C bei nur neun Schaltvorgängen in 2 Minuten ergeben. Im Vergleich dazu lag bei einem völlig unbesehichteten Stab gleicher Länge und bei Verwendung gleicher Halogenlampen die Schalthäufigkeit fast dreimal so hoch, wobei das Δ t allerdings kleiner als 10⁰G war. Bei einem zur Gänze mit Silber beschichteten Stab gleicher Länge war zwar nur eine sehr niedrige Schalthäufigkeit, jedoch einÄt yon 100⁰C festzustellen.

Das den Stab 7 umschließende Rohr 8 ist beispielsweise aus Quarz gebildet. Die Enden des Rohres 8 tragen Kappen 11,12, wobei sich die Kappe 11 an einer Grundplatte 13 abstützt, die mit Schrauben 14 am Schaltkopf 8 angeschraubt ist. Der Stab 7 ist durch Bohrungen der Kappe 11, der Grundplatte 13 und der Kappe 12 hindurchgeführt und weist bei an den bei der Kappe 12 liegenden Ende ein Gewinde 15 auf, auf das eine Mutter 16 geschraubt ist.

Das andere Ende des Stabes 7 weist einen bombierten Bund 17 auf. Zwischen dem Bund 17 und der Grundplatte 13 und damit zwischen dem Bund 17 und dem einen Ende des den Stab 7 enthaltenden Rohres 8 ist eine Druckfeder 18 angeordnet, die den Stab 7 unter.Zügbeanspruchung hält und damit die Mutter 16 gegen die Außenseite der Kappe 12 drückt.

Der Stab 7, das Rohr 8, die beiden Kappen 11,12, die Mutter 16, die Grundplatte 13 und die Druckfeder 18 bilden den

Temperaturfühler-, der mit den Schrauben 14 an den Schaltkopf 7' angeschraubt ist, wobei der Schaltkopf 7¹ eine Ausnehmung 19 aufweist, in die das die Druckfeder 18 aufweisende Ende des Stabes 7, eingesetzt ist.

Der Schaltkopf T bildet ein nach der oberen Seite offenes Gehäuse 20, wobei die offene Seite durch eine Deckplatte abdeckbar ist. Das Innere des Gehäuses 20 steht mit der Ausnehmung 19 über eine zumindest angenähert mit dem Stab axial laufende Bohrung in Verbindung, in der sich ein in der Bohrung axial verschiebbares übertragungsglied 22 befindet. Das eine Ende des Übertragungsgliedes 22 liegt auf der bombierten.Fläche des Bundes 17 auf. Das übertragungsglied 22 weist eine Betätigungsfläche 2.3 zur Betätigung des der Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur dienenden Kontaktsystems auf, das eine den beweglichen Kontakt 24 tragende Kontaktfeder.25 und eine den festen Kontakt 26 aufweisende Anschlußfahne 27 aufweist. Die Kontaktfeder 25 ist fest mit einem Federnträger 28 verbunden, der auch die Kontaktfeder 25 trägt.

In dem in Fig.2 ersichtlichen Zustand sind die Kontakte 24, 26 geöffnet und der Heizstromkreis ist somit unterbrochen. Wird der Heizstromkreis an Versorgungsspannung gelegt, so wird die Halogenlampe 3 erhitzt, demzufolge die Temperatur im Raum zwischen der Kochfläche 5 und der Halogenlampe 3 ansteigt. Als Folge davon dehnt sich der Stab 7 aus, sodaß das übertragungsglied 22 auf die Betätigungsstelle der Kontaktfeder 25 hin bewegt wird.

Sobald im Raum zwischen der Kochfläche 5 und der Halogenlampe 3 die Temperatur von beispielsweise 700⁰C erreicht wird, so

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drückt die Betätigungsfläche 23 des Ubertragungsgliedes 22 gegen die Kontaktfeder 25, wobei schlagartig die Kontakte 24", 26 getrennt werden, sodaß die Heizung abgeschaltet wird. Da der Stab 7 im Zuge der folgenden Abkühlung verkürzt wird, schnappt die Kontaktfeder 25 wieder in jene Stellung, in der die Kontakte 24,26 geschlossen sind.

Der in Fig.4 im Querschnitt ersichtliche Stab 7 weist über seinem Umfang verteilte Zonen 35 auf, die z.B. aus aufgebrachten Silber bestehen. Diese Zonen verlaufen in Längsrichtung des Stabes und zwar über dessen gesamte Länge. Zwischen diesen Zonen 35 befinden sich Zonen 36, die aus dem unbeschichteten Material des Stabes 7 gebildet sind. Vorzugsweise sind diese Zonen streifenförmig gestaltet und wechseln miteinander gegebenenfalls in unterschiedlicher Aufeinanderfolge untereinander ab.

Die Zone hoher Wärmereflexion kann aber auch ring und/oder schraubenlinienförmig auf dem eine hohe Wärmeabsorption aufweisenden Stab 7 angeordnet sein.

Der im Längsquerschnitt dargestellte Stab 7 gemäß Fig.5 ist zum Teil durch eine zylindrische Hülle 37 abgedeckt, die zwischen dem Rohr 8 und dem Stab 7 angeordnet ist. Auf diese Weise wird durch die Hülle 37 die Wärmestrahlung reflektiert, sodaß durch diese ebenfalls eine Zone hoher Wärmereflexion gebildet, ist. Diese Hülle kann eine Metallfolie, vorzugsweise eine Ag-Folie, sein.

Claims (7)

Vorrichtung zum Regeln oder Begrenzen der Temperatur von Strahlungs- oder Kontaktheizkörpern Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln oder Begrenzen der Temperatur von Strahlungs- oder Kontaktheizkörpern von elektrischen Kochgeräten mit aus Metall, Glaskeramik od.dgl. bestehenden Kochflächen, bei der zwischen dem Heizkörper und der Kochfläche wenigstens ein Temperaturfühler angeordnet ist, der einen Stab mit hoher thermischer Ausdehnung aufweist, welcher Stab eine Wärmestrahlungsreflektierende Schichte auf-

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weist und in einem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei das eine Ende des Stabes mit einem der Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur des Heizkörpers dienenden Kontaktsystem in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, . .

daß der Stab (7) sowohl eine an sich bekannte Zone (30) hoher Wärmereflexion als auch eine Zone (31) hoher Wärmeabsorption aufweist.

2. Vorrichtung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (31) hoher Wärmeabsorption durch die Oberfläche des Stabmaterials gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zonen (30,31) in Längsrichtung des Stabes (7) verlaufend angeordnet und über den Stabumfang verteilt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zonen (30,31) streifenförmig ausgebildet und gegebenenfalls in unterschiedlicher Aufeinanderfolge über den Stabumfang verteilt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (30) hoher Wärmereflexion ring und/oder schraubenlinienförmig auf dem eine hohe Wärmeabsorption aufweisenden Stab (7) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (30,31) durch Aufbringen von Metallen hoher Wärmereflexion auf einen Teil der Staboberfläche gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stab (7) und dem Rohr (8) mit geringer thermischer Ausdehnung eine
zylindrische Hülle (37) mit hoher Wärmereflexion zur Bildung der Wärmereflexionszone (30) vorgesehen ist.